[发明专利]一种氧化硅基低介电常数微波介质陶瓷及制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化硅基低介电常数微波介质陶瓷及制备方法，其化学组成的表达式为xZnO‑yAl₂O₃‑mSiO₂‑nSrTiO₃，其中38mol％≤x≤64mol％，6mol％≤y≤9mol％，26mol％≤m≤50mol％，0≤n≤7mol％，x+y+m+n＝1。其制备方法包括以下步骤：(1)陶瓷中间体粉料的制备；(2)xZnO‑yAl₂O₃‑mSiO₂‑nSrTiO₃陶瓷的制备。本发明的微波介质陶瓷的介电常数为6.4～8.2，品质因数大于9,346GHz，谐振频率温度系数较小。本发明的微波介质陶瓷在与微波通讯领域相关的工业生产活动中具有巨大应用价值。

技术领域

本发明涉及微波介质陶瓷材料，特别涉及一种低介电常数微波介质陶瓷及制备方法。

背景技术

近年来，第五代移动通讯技术(5G)、自动驾驶技术等均要求设备工作在较高频段以提供更宽的带宽，因此对于高频下高性能材料产生大量需求。微波介质陶瓷是指在微波频段(频率范围300MHz～300GHz，波长10^-3m～1m)的电路中作为介质基板、填充材料等的陶瓷。它可应用在移动电话、电视卫星、射频电子标签(RFID)和军事雷达等通讯设备中。在微波设备中，降低基板介电常数可以提高信号传输速率，降低基板介电损耗可以降低微波电路的损耗，降低基板谐振频率温度系数可以使设备在变化的环境中正常工作，将基板材料的介电常数做成系列化可满足不同高频设备对尺寸的不同要求。微波介质陶瓷在介电常数稳定性和介电损耗方面的性能远优于商业化的高分子材料。因此，开发高性能微波介质陶瓷是提高微波设备性能的最佳途径之一。

目前市场上使用的微波介质陶瓷基板材料主要是Al₂O₃陶瓷，Al₂O₃陶瓷材料具有很高的品质因数，但是其介电常数相对较高(ε_r＝10)，烧结温度也较高(1500℃～1800℃)。

CN105399413A公开了一种低介电常数、低损耗的微波介质陶瓷及制备方法，陶瓷主晶向结构为：xZnO-yMgO-zB₂O₃，其中1≤x≤3,0.2≤y≤1,1≤z≤3；烧结助剂为5～20wt％的SiO₂，1～4wt％的TiO₂，5～15wt％的Al₂O₃。当主晶向为2ZnO-MgO-2B₂O₃，并添加了15wt％SiO₂、2wt％TiO₂、5wt％Al₂O₃后，其微波性能为：介电常数ε_r＝6.2，介电损耗tanδ＝0.0001，谐振频率温度系数τ_f＝3ppm/℃。